JP2002004296A - オープンケーソンの拡径刃口部掘削用ケレン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 沈下、圧入されるオープンケーソンの先端刃
口部の拡径傾斜部内側の未掘削土壌を機械式で効率よく
きれいに掘削除去し清掃する作業に好適なオープンケー
ソンの拡径刃口部掘削用ケレン装置を提供する。 【解決手段】 地上からオープンケーソンの中空部内へ
挿入される本体部の外周部位に、中間の支点部を中心と
して放射方向へ傾動自在な排土ビームが複数設置され、
前記排土ビームの先端部に周方向に長いブレード形状の
掘削刃が取り付けられている。前記複数の排土ビームの
上端部近傍の力点部を共通に傾動動作させる拡径駆動手
段を有し、前記複数の排土ビーム及び掘削刃の最小収縮
状態の外径は、オープンケーソンにおける最小口径部よ
りも小さく構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、オープンケーソ
ン工法により沈下、圧入されるオープンケーソンの先端
刃口部の拡径傾斜部内側の未掘削土壌を掘削除去し清掃
するケレン装置の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】オープンケーソン工法により沈下、圧入
されるオープンケーソンは、例えば図１に例示している
通り、外径が６ｍ、内径は４．５ｍ程度（従って、躯体
厚さは７５cm程度）の大型構造物である。その先端刃口
部は鋼製であり、約２ｍ程度の長さ範囲にわたり、先端
を尖らせた先細の拡径傾斜部１ａが形成されている。

【０００３】このオープンケーソン１は、その中空部内
にクラムシエルを挿入し、先端部土壌を機械掘削（中堀
り掘削）しつつ、オープンケーソンの自重作用により沈
下させ、又はジャッキ等により強制的に圧入する。但
し、クラムシエル等による先端部土壌の掘削は、図１中
に２点鎖線で掘削形状線Ｓを例示したように、オープン
ケーソン１の内径面にほぼ等しい円筒形状の掘削が最大
限度であり、先端刃口部の拡径傾斜部１ａの内側部分に
は、クラム シエルで掘削することが不可能な未掘削土
壌がどうしても発生する。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】対象地盤が、砂礫層
のようにオープンケーソン１の沈下、圧入により前記拡
径傾斜部１ａの内側において容易に崩壊する性質の場
合、前記の未掘削土壌は発生しないし、問題にもならな
い。しかし、粘着力の高い粘性土のような場合には、前
記未掘削土壌が発生し易く、その未掘削土壌がオープン
ケーソンの沈下、圧入に際して大きな抵抗となり、場合
によっては沈下、圧入が不可能になる。

【０００５】また、オープンケーソン１を設計上決めら
れた予定深度まで沈下、圧入した段階では、先端刃口部
に底盤コンクリートを打設しなければならない。その前
処理として、前記拡径傾斜部１ａの内側の未掘削土壌は
除去して清掃する必要がある。しかし、オープンケーソ
ンの中掘り掘削は、ほとんどの場合が水中掘削となり、
人力による掘削ができないため、前記先端刃口部の拡径
傾斜部内側の未掘削土壌を掘削除去および清掃できるケ
レン装置の開発が要請されている。

【０００６】したがって、本発明の目的は、オープンケ
ーソン工法により沈下、圧入されるオープンケーソンの
先端刃口部の拡径傾斜部内側の未掘削土壌を機械式で効
率よくきれいに掘削除去し清掃する作業に好適なオープ
ンケーソンの拡径刃口部掘削用ケレン装置を提供するこ
とである。

【０００７】本発明の目的は、地下水が溜まって水中掘
削を余儀なくされ、水中カメラで作業状況を確認するこ
ともできない、オープンケーソンの先端刃口部の拡径傾
斜部内側の未掘削土壌の掘削除去や清掃を、地上から操
作及び管理する機械式で、能率良く、精度良く行えて、
操作性に優れたオープンケーソンの拡径刃口部掘削用ケ
レン装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの手段として、請求項１に記載した発明に係るオープ
ンケーソンの拡径刃口部掘削用ケレン装置は、オープン
ケーソン工法により沈下、圧入されるオープンケーソン
の先端刃口部の拡径傾斜部内側の未掘削土壌を掘削し清
掃するケレン装置であって、地上からオープンケーソン
の中空部内へ挿入される本体部の外周部位に、中間の支
点部を中心として放射方向へ傾動自在な排土ビームが複
数設置され、前記排土ビームの先端部に周方向に長いブ
レード形状の掘削刃が取り付けられていること、前記複
数の排土ビームの上端部近傍の力点部を共通に傾動動作
させる拡径駆動手段を有すること、前記複数の排土ビー
ム及び掘削刃の最小収縮状態の外径は、オープンケーソ
ンにおける最小口径部よりも小さく構成されていること
をそれぞれ特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１に記載し
たオープンケーソンの拡径刃口部掘削用ケレン装置にお
ける拡径駆動手段として、前記複数の排土ビームの上部
が吊りワイヤーにより地上のクレーン等にて吊られてい
ること、前記本体部には上下方向に一定のストロークま
でスライド自在な可動ブロックが設置され、地上のクレ
ーン等で吊られるコントロールワイヤーの先端が前記可
動ブロックに止着され、同コントロールワイヤーは本体
部の上方に設置された固定シーブから前記可動ブロック
上に設置された可動シーブを経て地上のクレーン等へ巻
き込まれていること、前記可動ブロックと排土ビームの
上端部近傍の力点部とがリンクメンバで連結された構成
であることをそれぞれ特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１に記載し
たオープンケーソンの拡径刃口部掘削用ケレン装置にお
ける拡径駆動手段として、前記本体部に接合したコラム
シャフトが地上の重機等で支持されており、前記本体部
に上下方向に一定のストロークまでスライド自在な可動
ブロックが設置され、前記複数の排土ビームの上端部近
傍の力点部と前記可動ブロックとがリンクメンバで連結
され、前記可動ブロックを上下動させる拡径コントロー
ルジャッキが本体部と可動ブロックとの間に設置された
構成であることを特徴とする。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれか一に記載したオープンケーソンの拡径刃口部掘削
用ケレン装置において、地上から支持される本体部に、
水平旋回を生じさせるスイング機構が付設されているこ
と、前記スイング機構は、水平回転を許容する軸受の上
側部材に中間部を可動にピン支持された旋回ジャッキ
と、前記軸受の下側部材から放射方向に突き出されたス
イングアームとをピン連結して成り、前記軸受の下側部
材が本体部と結合された構成であることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態及び実施例】請求項１、２に記載し
た発明の実施形態を、図１と図２に示した。これはオー
プンケーソン工法により沈下、圧入されるオープンケー
ソン１の先端刃口部の拡径傾斜部１ａの内側の前記掘削
形状線Ｓよりも外側の未掘削土壌を掘削除去し清掃する
ケレン装置である。更に云えば、地上に用意したクレー
ンの親子を使用して操作し稼働させる機械式掘削装置で
ある。

【００１３】地上からクレーン等の吊りワイヤー１５で
吊ってオープンケーソン１の中空部内へ挿入される本体
部１０は、水平なベース１０ａの中央にコラム１０ｂが
垂直に２．５ｍ程度の高さ立ち上がった形態である。本
体部１０の外周部位には、前記ベース１０ａに支持され
た中間の支点部１１を中心として放射方向へ傾動自在な
排土ビーム１２が複数設置され、各排土ビーム１２の先
端部に、周方向に長いブレード形状の掘削刃１３（図２
を参照）が取り付けられている。

【００１４】図２は、排土ビーム１２が、本体部１０を
中心として直角４方向に４本設置され、先端部の掘削刃
１３は、本体部１０を中心とする円弧状に周方向に約１
ｍの長さに及ぶブレード形状のものとして取り付けられ
た実施形態を示している。従って、このケレン装置は、
掘削刃１３の前記周方向の長さを前提に、周方向へ約１
ｍのピッチで水平旋回させて先端刃口部の拡径傾斜部１
ａの内側の未掘削土壌を掘削除去し清掃作業を順次進め
ることになる。

【００１５】前記複数の排土ビーム１２の上端部近傍の
力点部１４を共通に放射方向へ傾動動作させる拡径駆動
手段として、図１の場合は、前記の各排土ビーム１２の
上部が、吊りワイヤー１５により、地上の図示しないク
レーン等（親子クレーンの一方）にて吊られ、ケレン装
置全体を吊る構成とされている。

【００１６】一方、前記本体部１０のコラム１０ｂに沿
って上下方向に一定のストロークまでスライド自在な可
動ブロック１６が設置され、地上の図示しないクレーン
（親子クレーンの他方）で吊られたコントロールワイヤ
ー１７の先端１８は、前記可動ブロック１６へ止着され
ている。該コントロールワイヤー１７は、本体部１０の
前記コラム１０ｂの上部に設置された固定シーブ１９か
ら前記可動ブロック１６上に設置された可動シーブ２３
を経て、地上のクレーン等へ巻き込まれている。したが
って、可動ブロック１６は、固定シーブ１９を利用した
倍力機構により、コントロールワイヤー１７の吊り力の
２倍の作用力で上方へ引き上げられる。

【００１７】可動ブロック１６と、前記排土ビーム１２
の上端部近傍の力点部１４とがリンクメンバ２０にて連
結されている。従って、コントロールワイヤー１７を上
方へ強く引いて、可動ブロック１６がコラム１０ｂの中
間の上限プレート２１へ突き当たる位置まで上昇させる
と、いわゆるリンク運動として各排土ビーム１２は傾動
し、図１中に点線で図示した最小収縮状態となる。この
最小収縮状態の外径（約３．４ｍ）は、オープンケーソ
ン１における最小口径部よりも十分に小さく、オープン
ケーソン１の中空部内を上下方向へ自由に移動でき、出
し入れ操作には全く支障がない。

【００１８】前記のようにコントロールワイヤー１７を
強く引き可動ブロック１６がコラム中間の上限プレート
２１へ突き当たる位置まで上昇させた状態で、当該ケレ
ン装置をケーソン１内へ必要深度まで下降させる。この
下降操作は、ケレン装置の総重量（自重量）を支持する
吊りワイヤー１５の吊り力が前記コントロールワイヤー
１７の吊り力よりも数倍大きいため、何の支障もなく行
える。ケレン装置の挿入深度は、予め本体部１０の例え
ばベース１０ａに設置した深度計３０の計測値を地上で
監視して確認する。

【００１９】図１のようにケレン装置がオープンケーソ
ン１の中空部内を先端刃口部まで下降し、拡径傾斜部１
ａの内側の未掘削土壌を掘削除去し清掃するべき深度位
置Ｄへ到達したことを深度計３０で確認したときは、地
上の親子クレーンを操作して２種のワイヤー１５と１７
を同時に巻き上げてケレン装置を一旦吊り上げ、同時に
各掘削刃１３の位置を収縮状態にする。その後、親子ク
レーンのウインチブレーキを親子同時に解放し、ケレン
装置の自由落下と同時に排土ビーム１２及び掘削刃１３
を拡径状態にして、未掘削土壌の掘削除去を行う。かく
すると、拡径傾斜部１ａの内側の未掘削土壌を中央側へ
掻き出す掘削除去の作業が進む。

【００２０】なお、ケレン装置を自由落下させる動作の
繰り返しと共に、掘削刃１３の周方向長さ（約１ｍ）を
限度とするピッチで本体部１０の水平旋回の動作を組み
合わせると、掘削作業は周方向の全域に進む。本体部１
０を水平旋回させる手段としては、地上のクレーン等の
コントロールで行うこともできるが、図４及び図５に示
したスイング機構を使用するのが好ましい。

【００２１】このスイング機構は、垂直なスラスト軸受
４０の上側部材４１が図示を省略した地上のクレーン等
で吊られる。上側部材４１に支持された軸受ブロック４
２の垂直な軸孔に下側部材４３の垂直な軸４４が回転自
在に嵌め込まれ、トップリング４５へカンザシピン４６
を差して抜け止めが行われている。図４中の符号４７は
軸受メタルである。前記のようにして相対的に水平回転
が自在に構成された上側部材４１から偏心方向へ突設し
たブラケット４８に、旋回ジャッキ４９の中間部がトラ
ニオンピン５０により偏心状態に支持されている。他
方、下側部材４３から放射方向に突き出されたスイング
アーム５１と、前記旋回ジャッキ４９の出力軸先端とが
ピン５２により連結されている（請求項４記載の発
明）。

【００２２】従って、旋回ジャッキ４９の出力軸の伸長
ストロークの大きさにより、上側部材４１と下側部材４
３とは、最大約９０゜近い角度θまで相対的に水平回転
（旋回）を行わせることができる。旋回ジャッキ４９の
出力軸にストロークセンサーを設置し、その計測値を地
上で監視し制御することにより、前記の旋回角度θの大
きさは自在にコントロールできる。

【００２３】上記構成のスイング機構における下側部材
４３を、上述したケレン装置の本体部１０におけるコラ
ム１０ｂの上端部と結合して付設することにより、ケレ
ン装置に必要な水平旋回を、地上から管理、操作するス
イング機構によって簡単に自在に付与することができ
る。上記のようにしてオープンケーソン１の下底部中央
に掻き寄せられた掘削土は、再度クラムシエルを使用す
るなどしてきれいに浚うことができる。

【００２４】次に、請求項１、３記載の発明の実施形態
を図３に基いて説明する。このケレン装置の構成原理
は、図１のケレン装置と略共通するが、排土ビーム１２
の拡径駆動手段として油圧駆動方式を採用した構成を特
徴とする。

【００２５】即ち、拡径駆動手段としては、本体部１０
を構成する垂直なコラム１０ｂの上端部にコラムシャフ
ト２４を接合し、このコラムシャフト２４が地上の図示
しない重機類で支持され、且つ掘削、清掃の作業に必要
な上下動作や回転が伝達される。

【００２６】前記本体部１０のコラム１０ｂに沿って上
下方向に一定のストロークまでスライド自在な可動ブロ
ック１６が設置され、中間の支点部１１をベース１０ａ
に傾動自在に支持された複数の排土ビーム１２が設置さ
れ、この排土ビーム１２の上端部近傍の力点部１４と前
記可動ブロック１６とがリンクメンバ２０で連結されて
いることは、上記図１の例と同じである。

【００２７】但し、上記可動ブロック１６を上下動させ
る手段として、拡径コントロールジャッキ２５を用い、
前記本体部１０のコラム１０ａの上端のブラケット２６
と可動ブロック１６との間に、拡径コントロールジャッ
キ２５がその両端をそれぞれピン連結して設置され、油
圧駆動式として構成されている。

【００２８】図面上、油圧ホースや信号線類の図示は省
略したが、地上の制御系を含む油圧ユニットと前記拡径
コントロールジャッキ２５とを接続して油圧回路が構成
されている。したがって、このケレン装置の場合は、拡
径傾斜部１ａの内側の未掘削土壌を掘削除去し清掃する
作業内容が、図１のケレン装置とは若干異なる。

【００２９】本実施形態の場合は、地上の重機類でコラ
ムシャフト２４を駆動してケレン装置を上下方向へ動作
させ、或いは周方向への水平旋回を順次進める。これを
前提として、前記拡径コントロールジャッキ２５には予
めストロークセンサーを設置しておく。本体部１０のベ
ース１０ａに設置してある深度計３０の計測値と、前記
ストロークセンサーの読みとを組み合わせて、深度の変
化に対する拡径傾斜部１ａの内径変化に適応するように
掘削刃１３の開き量を制御する。かくすることにより、
先端刃口部の深さＤへ到達した段階から、拡径傾斜部１
ａの内側土壌を掘削除去し清掃する作業を自動制御とし
て行うことができる。

【００３０】前記拡径コントロールジャッキ２５を最収
縮状態にすると、各排土ビーム１２及び掘削刃１３は、
図３に点線で示した最小収縮状態となり、当該ケレン装
置はオープンケーソン１の中空部内を自由に上げ下げす
ることができる。

【００３１】図３の実施形態についても、図４、図５に
示したスイング機構を採用することが出来る。コラム１
０ｂの上端に、スイング機構の下側部材４３を結合して
付設すれば良いのである。

【００３２】

【発明の奏する効果】請求項１〜４記載の発明に係るケ
レン装置によれば、オープンケーソン工法により沈下、
圧入されるオープンケーソンの先端刃口部の拡径傾斜部
の内側の未掘削土壌を掘削除去し清掃する作業を、地上
からの操作で機械的に効率よく高品質に行うことができ
る。よって、ケーソンの圧入困難や圧入不能の事態を容
易に打開して沈下、圧入作業の速やかな進捗を図ること
ができる。

【００３３】本発明のケーソンケレン装置によれば、地
下水が溜まり、作業員が下りて人力掘削することもでき
ず、水中カメラで作業状況を確認することもできない状
況にある、オープンケーソンの先端刃口部の拡径傾斜部
内側の未掘削土壌の掘削除去や清掃を、地上からの操作
及び管理により、機械的に、能率良く、精度良く行え操
作性にも優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るケーソンケレン装置の第１の実施
形態を示した立面図である。

【図２】排土ビーム及び掘削刀の平面矢視図である。

【図３】本発明の第２の実施形態を示した立面図であ
る。

【図４】スイング機構の主要部を一部破断して示した立
面図である。

【図５】図４のＹ−Ｙ矢視図である。

【符号の説明】

１ ケーソン １ａ 拡径傾斜部 １０ 本体部 １１ 支点部 １２ 排土ビーム １３ 掘削刃 １５ 吊りワイヤー １６ 可動ブロック １７ コントロールワイヤー １８ 先端部 １９ 固定シーブ ２３ 可動シーブ ２０ リンクメンバ ２４ コラムシャフト ２５ 拡径コントロールジャッキ ３０ 深度計 ４０ 軸受 ４１ 上側部材 ４３ 下側部材 ４９ 旋回ジャッキ ５１ スイングアーム

フロントページの続き (71)出願人 000105497 コクド工機株式会社 神奈川県愛甲郡愛川町中津4036−１ (72)発明者 北村 幸男 名古屋市中区錦一丁目18番22号 株式会社 竹中土木名古屋支店内 (72)発明者 神谷 智 名古屋市中区錦一丁目18番22号 株式会社 竹中土木名古屋支店内 (72)発明者 池田 佳伸 名古屋市中区錦一丁目18番22号 株式会社 竹中土木名古屋支店内 (72)発明者 山本 次雄 名古屋市中区錦一丁目18番22号 株式会社 竹中土木名古屋支店内 (72)発明者 小田 章治 名古屋市中区錦一丁目19番24号 株式会社 白石名古屋支店 (72)発明者 松久 浩幸 名古屋市中区錦一丁目19番24号 株式会社 白石名古屋支店 (72)発明者 鈴木 清吉 愛知県知多市新知字美濃川66−１ 弘新建 設株式会社内 (72)発明者 有賀 照男 神奈川県愛甲郡愛川町中津4036−１ コク ド工機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】オープンケーソン工法により沈下、圧入さ
   れるオープンケーソンの先端刃口部の拡径傾斜部内側の
   未掘削土壌を掘削し清掃するケレン装置であって、 地上からオープンケーソンの中空部内へ挿入される本体
   部の外周部位に、中間の支点部を中心として放射方向へ
   傾動自在な排土ビームが複数設置され、前記排土ビーム
   の先端部に周方向に長いブレード形状の掘削刃が取り付
   けられていること、 前記複数の排土ビームの上端部近傍の力点部を共通に傾
   動動作させる拡径駆動手段を有すること、 前記複数の排土ビーム及び掘削刃の最小収縮状態の外径
   は、オープンケーソンにおける最小口径部よりも小さく
   構成されていること、をそれぞれ特徴とする、オープン
   ケーソンの拡径刃口部掘削用ケレン装置。
2. 【請求項２】拡径駆動手段として、前記複数の排土ビー
   ムの上部が吊りワイヤーにより地上のクレーン等にて吊
   られていること、前記本体部には上下方向に一定のスト
   ロークまでスライド自在な可動ブロックが設置され、地
   上のクレーン等で吊られるコントロールワイヤーの先端
   が前記可動ブロックに止着され、同コントロールワイヤ
   ーは本体部の上方に設置された固定シーブから前記可動
   ブロック上に設置された可動シーブを経て地上のクレー
   ン等へ巻き込まれていること、前記可動ブロックと排土
   ビームの上端部近傍の力点部とがリンクメンバで連結さ
   れた構成であることをそれぞれ特徴とする、請求項１に
   記載したオープンケーソンの拡径刃口部掘削用ケレン装
   置。
3. 【請求項３】拡径駆動手段として、前記本体部に接合し
   たコラムシャフトが地上の重機等で支持されており、前
   記本体部に上下方向に一定のストロークまでスライド自
   在な可動ブロックが設置され、前記複数の排土ビームの
   上端部近傍の力点部と前記可動ブロックとがリンクメン
   バで連結され、前記可動ブロックを上下動させる拡径コ
   ントロールジャッキが本体部と可動ブロックとの間に設
   置された構成であることを特徴とする、請求項１に記載
   したオープンケーソンの拡径刃口部掘削用ケレン装置。
4. 【請求項４】地上から支持される本体部に、水平旋回を
   生じさせるスイング機構が付設されていること、 前記スイング機構は、水平回転を許容する軸受の上側部
   材に中間部を可動にピン支持された旋回ジャッキと、前
   記軸受の下側部材から放射方向に突き出されたスイング
   アームとをピン連結して成り、前記軸受の下側部材が本
   体部と結合された構成であることを特徴とする、請求項
   １〜３のいずれか一に記載したオープンケーソンの拡径
   刃口部掘削用ケレン装置。